Chomh maith le tcp/ip, tá go leor bealaí ann chun am a shioncronú. Ní theastaíonn ach guthán rialta ó chuid acu, agus teastaíonn trealamh leictreonach costasach, annamh agus íogair ó chuid eile acu. Áirítear leis an mbonneagar fairsing de chórais sioncrónaithe ama réadlanna, institiúidí rialtais, stáisiúin raidió, réaltbhuíonta satailíte agus go leor eile.
Inseoidh mé duit inniu conas a oibríonn sioncrónú ama gan an Idirlíon agus conas freastalaí NTP “satailíte” a dhéanamh le do lámha féin.
Craoladh raidió gearrthonn
Sna Stáit Aontaithe, tarchuireann NIST am agus minicíocht bheacht ar thonnta raidió 2.5, 5, 10, 15 agus 20 MHz ó WWVH i Fort Collins, Colorado, agus ar 2.5, 5, 10 agus 15 MHz ó WWVH i Kauai. . Tarchuirtear an cód ama ag eatraimh 60 soicind ag 1 bps. ag baint úsáide as modhnú leithead bíge ar fho-iompróir 100 Hz.
Dáileann Comhairle Náisiúnta Taighde (NRC) Cheanada faisnéis ama agus minicíochta ar 3.33, 7.85 agus 14.67 MHz ó CHU in Ottawa, Ontario.
Formáid chraolta WWVH
Tarlaíonn iomadú comhartha ó stáisiúin ghearrthonnta de ghnáth trí mhachnamh ó shraitheanna uachtaracha an ianaisféir. Is féidir tarchuir chomharthaí a fháil thar achair fhada, ach tá an cruinneas uainiúcháin de réir ord aon mhilleasoicind.
Áirítear leis an gcaighdeán reatha NTPv4 tiománaithe fuaime do WWV, WWVH agus CHU.
Craoladh raidió longtone
Tarchuireann NIST freisin am agus minicíocht bheacht thar raidió longtonn ag 60 kHz ó Boulder, Colorado. Tá stáisiúin eile ann a tharchuireann comharthaí ama ar thonnta fada.
Comharthaí glaonna agus suíomh
Minicíocht (kHz)
Cumhacht (kW)
WWVB Fort Collins, Colorado, Stáit Aontaithe Mheiriceá
60
50
DCF77 Mainflingen, an Ghearmáin
77.5
30
MSF Rugbaí, An Ríocht Aontaithe
60>
50
HBG Pragins, an Eilvéis
75
20
JJY Fukushima, an tSeapáin
40
50
JJY Saga, an tSeapáin
60
50
Stáisiúin Ama Chaighdeánacha Ísealmhinicíochta
Tarchuirtear an cód ama i dtréimhsí 60 soicind ag 1 bps, díreach cosúil le stáisiúin ghearrthonnta. Tá formáidí tarchurtha sonraí comhchosúil freisin don dá chaighdeán. Iomadaíonn an comhartha trí na sraitheanna níos ísle den iansféar, atá sách cobhsaí agus a bhfuil éagsúlachtaí airde intuartha laethúil acu. A bhuí leis an intuarthacht seo don timpeallacht fhisiciúil, méadaítear an cruinneas go 50 μs.
Formáid chraolta WWVB
Satailít timpeallachta geochobhsaí oibriúcháin
Sna Stáit Aontaithe, tarchuireann NIST sonraí beachta ama agus minicíochta ar thart ar 468 MHz ó Satailítí Comhshaoil Oibriúcháin Geostationary (GOES). Malartaítear an cód ama agus teachtaireachtaí a úsáidtear chun cianbhraiteoirí a vótaíocht. Tá sé comhdhéanta de 60 nibbles BCD a tharchuirtear ag eatraimh 30 s. Tá faisnéis faoin gcód ama cosúil le seirbhísí trastíre.
Córais suite domhanda
Úsáideann Roinn Cosanta na SA GPS le haghaidh loingseoireachta beacht ar thalamh, ar muir agus san aer. Soláthraíonn an córas clúdach 24 uair an chloig den chruinne trí úsáid a bhaint as réaltbhuíon satailítí i bhfithis 12 uair an chloig claonta ag 55°.
Leathnaíodh an réaltbhuíon bhunaidh de 24 satailít go 31 satailít i gcumraíocht ilchineálach ionas go mbeidh ar a laghad 6 shatailít i gcónaí le feiceáil, agus 8 satailít nó níos mó le feiceáil ar fud an chuid is mó den domhan.
Tá seirbhísí cosúil le GPS á n-oibriú nó á bpleanáil ag tíortha eile. Tá GLONASS na Rúise ag feidhmiú le dosaen bliain, má chomhaireamh tú ó 2 Meán Fómhair, 2010, nuair a ardaíodh líon iomlán na satailítí go 26 - imscaradh an réaltbhuíon go hiomlán chun an Domhan a chlúdach go hiomlán.
Satailítí GPS ar fud na cruinne.
Galileo a thugtar ar chóras loingseoireachta satailíte an Aontais Eorpaigh. Bhíothas ag súil go dtosódh Galileo ag feidhmiú in 2014-2016, nuair a sheolfaí na 30 satailít bheartaithe go léir i bhfithis, ach ó 2018, ní raibh an líon satailítí riachtanach bainte amach ag réaltbhuíon satailíte Galileo.
Tá an Sínis "Beidou", a chiallaíonn "míol mór". Seoladh an réaltbhuíon de 16 satailít i ngníomh tráchtála an 27 Nollaig 2012, mar chóras suite réigiúnach. Tá sé beartaithe go sroichfidh an córas lánacmhainneacht faoi 2020. Díreach inniu, tháinig mé amach ar Habré , faoi sheoladh rathúil satailíte den chóras seo.
Matamaitic na comhordanáidí a chinneadh ag baint úsáide as SRNS
Conas a chinneann an loingseoir GPS/GLONASS ar do ghuthán cliste an suíomh chomh cruinn sin ag baint úsáide as an gcóras cumarsáide raidió-loingseoireachta (SRNS)? Chun prionsabal na n-áireamh a thuiscint, ní mór duit cuimhneamh ar steiriméadracht agus ailgéabar sa scoil ard, nó scoil na fisice agus na matamaitice.
Insíonn gach satailít an t-am cruinn don ghlacadóir. Tá clog adamhach ag an tsatailít agus mar sin is féidir muinín a bheith aisti. Agus luas an tsolais ar eolas agat, níl sé deacair ga an sféir ar a bhfuil an tsatailít suite ar a dhromchla a aimsiú. Cruthaíonn an sféar céanna seo, i dteagmháil leis an Domhan, ciorcal ar a bhfuil an glacadóir GPS / Glonass suite.
Nuair a thagann an comhartha ó dhá shatailít, tá trasnú an Domhain agus dhá sféar againn cheana féin, rud nach dtugann ach dhá phointe ar an gciorcal. Go hidéalach, ba cheart go dtitfeadh sféar an tríú satailít isteach i gceann amháin den dá phointe seo, agus go gcinnfí ar deireadh comhordanáidí an ghlacadóra.
I bprionsabal, fiú ó dhá shatailít, bunaithe ar fhianaise indíreach, is féidir le duine a thuiscint cé acu den dá phointe atá níos gaire don fhírinne, agus is féidir le halgartaim bogearraí loingseoireachta nua-aimseartha dul i ngleic leis an tasc seo. Cén fáth mar sin a bhfuil ceathrú satailít de dhíth orainn?
Suíomh a chinneadh trí réaltbhuíon satailíte a úsáid.
Is furasta a fheiceáil go bhfuil go leor nuances sa phictiúr idéalach seo ar a mbraitheann cruinneas na ríomhanna. Is dócha gurb é am glacadóra an fhoinse earráide is soiléire. Chun go n-oibreoidh gach rud mar ba chóir, ní mór an t-am glacadóra GPS / Glonass a shioncronú leis an am satailíte. Gan é seo, bheadh an earráid ∓ 100 míle km.
Ón fhoirmle do luas, am agus fad S = v*t faighimid an chothromóid bhunúsach chun an comhartha SRNS a tharchur. Tá an fad go dtí an tsatailít cothrom le táirge luas an tsolais agus an difríocht ama ar an tsatailít agus ar an nglacadóir.
Tá sé seo go príomha mar gheall ar an bhfíric go fiú tar éis gach sioncrónaithe, tá a fhios againn go bhfuil an t-am tpr ag an nglacadóir le cruinneas leordhóthanach. Idir am fíor agus tpr beidh Δt i gcónaí, rud a n-éiríonn an earráid ríofa do-ghlactha. Sin an fáth a theastaíonn uait an ceathrú satailíte.
Chun fírinniú matamaiticiúil níos soiléire a thabhairt don ghá le ceithre shatailít, tógfaimid córas cothromóidí.
Chun na ceithre nithe anaithnide x, y, z, agus Δt a chinneadh, ní mór go mbeadh líon na mbreathnuithe cothrom le nó níos mó ná líon na n-aitheanta. Is coinníoll riachtanach ach ní leor é seo. Má tharlaíonn gur uimhir uatha maitrís na ngnáthchothromóidí, ní bheidh aon réiteach ar chóras na gcothromóidí.
Níor cheart dúinn dearmad a dhéanamh freisin ar Teoiric Speisialta na Coibhneasachta agus ar na héifeachtaí coibhneasachta le dilation ama ar chloig adamhach satailíte i gcomparáid le cloig ar an talamh.
Má ghlacaimid leis go bhfuil an tsatailít ag gluaiseacht i bhfithis ar luas 14 míle km/u, ansin faightear dilation ama timpeall 7 μs (micreasoicindí). Ar an taobh eile de, feidhmíonn éifeachtaí coibhneasachta Teoiric Ghinearálta na Coibhneasachta.
Is é seo an pointe: tá satailítí i bhfithis i bhfad ón Domhan, áit a bhfuil cuaire an leanúntais spáis-ama níos lú ná mar atá ar dhromchla an Domhain mar gheall ar mhais an Domhain. De réir na coibhneasachta ginearálta, beidh cloig atá suite níos gaire do réad ollmhór le feiceáil níos moille ná iad siúd atá níos faide uaidh.
- Is é G an tairiseach imtharraingteach;
- Is é M mais an ruda, sa chás seo an Domhan;
- r é an fad ó lár an Domhain go dtí an tsatailít;
- Is é c luas an tsolais.
Trí úsáid a bhaint as an bhfoirmle seo a ríomh tugtar am dilation 45 μs ar an tsatailít. Iarmhéid iomlán -7μs +45μs = 38μs - éifeachtaí STR agus GTR.
In iarratais ar shuíomh SRNS, ba cheart moilleanna ianosféir agus tróposféir a chur san áireamh freisin. Ina theannta sin, tá na ceartúcháin 46 ns mar gheall ar éalárnacht 0.02 i bhfithis na satailítí GPS.
Ligeann an cumas comharthaí a fháil go comhuaineach ó níos mó ná ceithre shatailít GPS / GLONASS duit cruinneas chomhordanáidí an ghlacadóra a chinneadh a mhéadú tuilleadh. Baintear é seo amach mar gheall ar an bhfíric go réitíonn an loingseoir córas de cheithre chothromóid le ceithre cinn anaithnid líon uaireanta agus tógann sé an meánluach, ag méadú cruinneas an mheastacháin deiridh de réir dhlíthe na staitisticí matamaitice.
Conas freastalaí NTP Stratum 1 a chumrú trí nasc satailíte
Chun freastalaí ama ardcháilíochta a chur ar bun, ní gá duit ach GPSD, NTP agus glacadóir GPS a bhfuil aschur 1PPS (buile amháin in aghaidh an tsoicind) aige.
1. Suiteáil gpsd agus ntpd, nó gpsd agus chronyd. Ní mór don leagan GPSD a bheith ≥ 3.20
(1:1109)$ sudo emerge -av gpsd chrony
Local copy of remote index is up-to-date and will be used.
Calculating dependencies... done!
[binary N ] net-misc/pps-tools-0.0.20120407::gentoo 31 KiB
[binary N ] net-misc/chrony-3.5-r2::gentoo USE="adns caps cmdmon ipv6 ntp phc readline refclock rtc seccomp (-html) -libedit -pps (-selinux)" 246 KiB
[binary N ] sci-geosciences/gpsd-3.17-r3:0/23::gentoo USE="X bluetooth cxx dbus ipv6 ncurses python shm sockets udev usb -debug -latency-timing -ntp -qt5 -static -test" GPSD_PROTOCOLS="aivdm ashtech earthmate evermore fv18 garmin garmintxt gpsclock isync itrax mtk3301 navcom ntrip oceanserver oncore rtcm104v2 rtcm104v3 sirf skytraq superstar2 tnt tripmate tsip ublox -fury -geostar -nmea0183 -nmea2000 -passthrough" PYTHON_TARGETS="python2_7" 999 KiB
Total: 3 packages (3 new, 3 binaries), Size of downloads: 1275 KiB
Would you like to merge these packages? [Yes/No]2. Ceangail glacadóir GPS le tacaíocht PPS chuig an sraitheach RS232 nó USB port.
Ní oibreoidh glacadóir GPS saor rialta; Seans go mbeidh ort cuardach beag a dhéanamh chun an ceann ceart a aimsiú.
3. Bí cinnte go n-eisíonn an gléas PPS i ndáiríre; chun é seo a dhéanamh, seiceáil an port leis an bhfóntas gpsmon.
4. Oscail an comhad /etc/conf.d/gpsd agus cuir an líne seo a leanas in eagar.
In ionad
GPSD_OPTIONS=""ionas go dtiocfaidh sé
GPSD_OPTIONS="-n"Tá an t-athrú seo ag teastáil ionas go dtosóidh gpsd ag cuardach foinsí SRNS láithreach nuair a thosaíonn sé.
5. Tosaigh nó atosú gpsd.
(1:110)$ sudo /etc/init.d/gpsd start
(1:111)$ sudo /etc/init.d/gpsd restart
Le haghaidh dáiltí le systemd, bain úsáid as an ordú systemctl cuí.
6. Seiceáil aschur consól an ordaithe cgps.
Ní mór duit a chinntiú go bhfaightear na sonraí i gceart ó na satailítí. Ba chóir go mbeadh rud éigin cosúil leis an léaráid ag an consól.
Aschur an ordaithe consóil cgps.
7. Tá sé in am an comhad /etc/ntp.conf a chur in eagar.
# GPS Serial data reference (NTP0)
server 127.127.28.0
fudge 127.127.28.0 time1 0.9999 refid GPS
# GPS PPS reference (NTP1)
server 127.127.28.1 prefer
fudge 127.127.28.1 refid PPS
Léiríonn an iontráil barr NTP0 foinse ama uilíoch atá ar fáil ar bheagnach gach feiste GPS. Sainmhíníonn an buniontráil NTP1 foinse PPS i bhfad níos cruinne.
8. Atosaigh ntpd.
(1:112)$ sudo /etc/init.d/ntpd restart
Le haghaidh dáiltí le systemd, bain úsáid as an ordú systemctl.
$ sudo systemctl atosú ntp
Ábhair a úsáidtear
- David L Mills An Prótacal Am Líonra ar Domhan agus sa Spás, An Dara hEagrán.
Foinse: will.com